小鼠也“代孕”?
近期,突然爆出的某明星境外代孕,曾欲棄養(yǎng)的消息引發(fā)了強(qiáng)烈的輿論,一瞬間,微博話題#我國禁止任何形式實(shí)施代孕#、#代孕違法#等頻頻登上熱搜榜。
代孕,主要使用的技術(shù)是胚胎移植,又稱受精卵移植,是指將雌性個(gè)體的早期胚胎,或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到雌性個(gè)體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。它屬于輔助生殖技術(shù)的一種,這是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,倘若不當(dāng)?shù)氖褂眠@項(xiàng)新技術(shù),則會(huì)引發(fā)對(duì)倫理的挑戰(zhàn)以及對(duì)法律的沖擊,因此在我國的法律體系里,代孕從未合法。
但這種“借腹懷胎”技術(shù)在生命科學(xué)研究及畜牧業(yè)生產(chǎn)中卻具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,胚胎移植作為胚胎工程的最后一道工序,它是一項(xiàng)非常必要的技術(shù)。轉(zhuǎn)基因、核移植,或體外受精等任何一項(xiàng)操作所生產(chǎn)的胚胎,都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代。
基因編輯小鼠和胚胎移植
基因編輯小鼠是指通過基因編輯技術(shù)對(duì)特定目標(biāo)基因進(jìn)行“修飾”,從而在小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)DNA片段的刪除或添加。基因編輯小鼠被廣泛用于研究基因?qū)π∈蠊δ艿挠绊?,也被用于?gòu)建各種疾病模型,模擬人類疾病的發(fā)生發(fā)展過程以及相應(yīng)藥物的研發(fā)。
基因編輯小鼠的制備方式主要有兩種,一種是ES細(xì)胞囊胚注射,另一種是受精卵顯微注射。無論哪種方式,基因編輯都是在受精卵水平進(jìn)行操作,為了拿到基因編輯動(dòng)物,則必須經(jīng)過胚胎移植,在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)育為完整的個(gè)體。
●?基于采用ES細(xì)胞囊胚注射方式獲得基因修飾小鼠的過程如下:
先對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞進(jìn)行基因編輯,將基因打靶獲得的陽性ES細(xì)胞進(jìn)行囊胚注射,再胚胎移植到假孕母鼠體內(nèi)獲得高嵌合小鼠,高嵌合小鼠進(jìn)一步與野生型小鼠進(jìn)行交配,即可最終獲得基因編輯小鼠。
Fig.1 采用ES細(xì)胞囊胚注射方式獲得基因修飾小鼠的過程
●?基于受精卵顯微注射技術(shù)構(gòu)建基因修飾小鼠的過程如下圖所示,
主要包括:gRNA設(shè)計(jì)和篩選,sgRNA表達(dá)載體構(gòu)建,顯微注射,胚胎移植,小鼠繁殖等過程。
Fig.2 采用受精卵顯微注射方式獲得基因修飾小鼠的過程
胚胎移植的其它應(yīng)用
胚胎移植除了可以用在基因編輯小鼠構(gòu)建中,還有很多重要的應(yīng)用:
凈化和快繁
為了保證小鼠的健康和疾病預(yù)防,一般外來小鼠必須經(jīng)過隔離和凈化才能進(jìn)入SPF級(jí)動(dòng)物房。當(dāng)前,凈化的主要技術(shù)是:體外受精(In Vitro Fertilization, IVF)+胚胎移植(Embryo Transfer, ET)技術(shù)(IVF-ET),其基本原理:小鼠自身雖然被感染,但小鼠的精子或卵細(xì)胞在體內(nèi)是干凈無菌的。因此將雄鼠處死后取出精子,將精子激活后與超排的卵母細(xì)胞進(jìn)行體外受精拿到受精卵,再移植到SPF級(jí)代孕小鼠的子宮中,這樣可以得到SPF級(jí)的小鼠后代。
IVF技術(shù)還具有一個(gè)重要應(yīng)用--快速擴(kuò)繁。使用IVF技術(shù)可短時(shí)間獲得大量子代小鼠,并且減少組內(nèi)小鼠周齡差異,提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性。應(yīng)用于基因修飾小鼠則能夠一次性獲得大量相同基因型小鼠。
在小鼠進(jìn)入動(dòng)物房前,選擇IVF凈化服務(wù),在凈化的同時(shí),還能達(dá)到快速繁育的目的,同時(shí)獲得更多數(shù)目的子代鼠,效率高,縮短繁育周期,極大地加快科研進(jìn)度。
挽救雄鼠不育的品系
單精子顯微注射技術(shù)(Intracytoplasmic sperm injection,ICSI),是指通過顯微操作系統(tǒng)將單個(gè)精子頭注入小鼠卵子胞漿內(nèi),再移植到代孕小鼠體內(nèi)發(fā)育成小鼠的技術(shù)。該技術(shù)用于挽救因?yàn)榫訜o活力或者活力低造成雄性不育的小鼠品系。
胚胎(精子)復(fù)蘇
胚胎(精子)復(fù)蘇基于胚胎(精子)凍存技術(shù),胚胎(精子)凍存常用于珍貴品系的保種,通過一定的降溫程序及保護(hù)措施將胚胎(精子)進(jìn)行凍存,這種方法可以降低品系維持成本,且維持過程中不受疾病、不育等因素的影響。胚胎(精子)復(fù)蘇是指通過升溫的辦法將凍存的胚胎(精子)解凍,存活的胚胎體外培養(yǎng)一段時(shí)間后移植到代孕小鼠子宮內(nèi)發(fā)育,進(jìn)而獲得凍存品系小鼠活體的技術(shù)。其中胚胎凍存相比于精子凍存具有復(fù)蘇后存活率高、移植后懷孕率高的特點(diǎn),具有明顯優(yōu)勢,但其冷凍技術(shù)難度高,受限于專業(yè)機(jī)器--程序冷凍儀,建議交給專業(yè)機(jī)構(gòu)來進(jìn)行。
綜上所述,小鼠的胚胎移植技術(shù)是制備基因修飾動(dòng)物、凈化、保種過程中的必需的、關(guān)鍵的技術(shù)手段,對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)研究及生命科學(xué)研究具有重要價(jià)值。
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?。?/strong>只需要2只雄鼠,就可以獲得足夠數(shù)量的子代。省時(shí)省力,解放人力,節(jié)約了大量的繁育時(shí)間同時(shí)也優(yōu)化了繁育方式。
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Cre-ERT2在無Tamoxifen誘導(dǎo)的情況下,在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)處于無活性狀態(tài);當(dāng)Tamoxifen誘導(dǎo)后,Tamoxifen的代謝產(chǎn)物4-OHT(雌激素類似物)與ERT結(jié)合,可使Cre-ERT2進(jìn)核發(fā)揮Cre重組酶活性。
查看常見的基因工程小鼠可以分為兩種命名方式,包括基因定點(diǎn)修飾的小鼠命名,比如:敲除、敲入、點(diǎn)突變等等,和隨機(jī)轉(zhuǎn)基因的小鼠命名。
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